Слаботочка Книги

1 2 3 4 5 6 7 8 [9] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83

казы вследствие изменения, или дрейфа характеристик элементов.

Нередко ошибочно считают, что внезапные отказы возникают только в первом и во втором периодах, тогда как в третьем периоде возможны только отказы из-за изменения характеристик. Хотя и верно, что отказы из-за изменения характеристик преобладают, если система проработала сравнительно долгое время, но в этот период также возможны и внезапные отказы. Например, типичный внезапный отказ в форме пробоя электрического конденсатора может возникнуть в результате длительного процесса химических и физических воздействий температуры, электрического напряжения, механических нагрузок, ухудшающих электроизоляционные свойства этого конденсатора. С другой стороны, отказы из-за изменения или дрейфа характеристик могут возникнуть вскоре после того, как начата эксплуатация системы, если фактические значения параметров элементов обусловливают значения выходных характеристик, близкие к установленным предельным значениям для нормальной работы.

Наиболее существенное различие между внезапными отказами и отказами из-за дрейфа характеристик состоит в том, что внезапные отказы не зависят от начальных значений параметров элементов и схемных допусков, тогда как отказы второго типа очень сильно зависят от этих факторов. Кривые на рис. 2.6 объясняют целесооб-разтюсть двух конкретных процедур, приводящих к увеличению надежности. Первая процедура называется приработкой, связанной с выявлением ранних отказов. Она сводится к использованию изделий в рабочих условиях в течение времени, соответствующего периоду возникновения ранних отказов, до того как изделия поступят в эксплуатацию. Таким способом можно стабилизировать характеристики изделий и выявить ранние отказы. Вторая процедура сводится к профилактике, которая состоит в замене изделий, вышедших на третий период преобладания отказов из-за износа, даже если они по-прежнему удовлетворительно функционируют. Таким образом, потребитель отказывается от использования изделия в оставшуюся часть полезного срока службы, но вместе с тем снижается вероятность появления внезапного отказа системы, который, возникнув в неподходящий момент времени, может вызвать большие потери.

3 -897 33

2.5. МОДЕЛИ ВНЕЗАПНЫХ ОТКАЗОВ

2.5.1. Моделирование и эйфория) моделирования

При разработке модели некоторого процесса или устройства разработчик может терять чувство реальности. Так, проектировщик стремится учесть различные свойства модели, независимо от того, проявляются ли они на практике, и тем самым допускает ошибки. Эти ошибки бывают двух типов.

1. Некоторые важные признаки реальной стороны проблемы могут не пайти отражения в модели. Эта серьезная ошибка достаточно хорошо изучена,

2. Принятая модель может иметь некоторые свойства (часто математического характера), которые беспокоят проектировщика, хотя на самом деле они и не играют существенной роли. Второй тип ошибок мало исследован.

Хорошая модель описывает реальное явление, если все функции или признаки, представляющие интерес, учтены и описаны по возмол<:пости экономным способом. Простая модель часто имеет определенные свойства, численно выражаемые стремлением некоторых величин к бесконечности или к нулю. В инженерных приложениях бесконечность - удобный способ выражения больших величин. Проектировщику достаточно заменить бесконечность на некоторое большое число и избежать таким образом непроизводительных затрат времени на преодоление математических затруднений,

В данной книге рассматриваются вопросы анализа моделей надежности только применительно к механическим и электрическим устройствам. Следует, однако, отметить, что надежность биологических объектов, таких как люди, также можно моделировать (Мейстер, 1971),

2.5.2. Три свойства модели внезапных отказов

Здесь рассматриваются вопросы, возникающие при разработке математической модели внезапных отказов некоторых изделий. Остановимся подробнее на вероятно-

) Эйфория - в медицине означает заболевание, при котором чувство физического благополучия, силы, здоровья отнюдь не соответствует реальной действительности. Здесь под эйфорией моде-лировазшя авторы, по-видимому, подразумевают неадекратиость модели. (Прим. пер.).

сти того, что изделие или объект будет безотказно работать от t=0 до t=tQ. Модель должна обладать рядом свойств, три из которых будут перечислены.

1. Уровень сложности модели должен быть по возможности низким и гарантироваться наличием необходимых данных. Другими словами, при согласовании теоретической модели с экспериментальными данными такая модель должна иметь сравнительно мало оцениваемых параметров. Когда проектировщик оценил значения параметров, ему следует с помощью соответствующего критерия убедиться, что теоретическая модель достаточ-л!0 хорошо согласуется с практической или экспериментальной. В качестве такого критерия согласия можно использовать критерий хи-квадрат или критерий Колмогорова - Смирнова.

2. В модель должны быть включены любые имею-дхиеся сведения, касающиеся механизма отказа объекта НЛП изделия. В действительности, если какой-то один механизм отказов преобладает, то хорошая модель такого механизма позволит определить функцию Rc. Синг-пурвалла в обзорной статье 1971 г. указывает важные типы функций Rc и связывает конкретный вид этих функций с физическим процессом, который они описывают.

3. Модель должна быть разработана с учетом имеющегося опыта моделирования аналогичных объектов. При этом нужно использовать все имеющие отношение к модели возможные данные. Как уже говорилось, проектировщик очень редко обладает достаточными данными об элементах и подсистемах, которые он намеревается использовать, но, быть может, ему удастся, получить некоторые данные об их прототипах. Если это удастся, то появится возможность экстраполяции на основе соответствующей модели роста надежности (Поллок, 1968).

В последние годы был опубликован ряд математических моделей надежности (Клир и Валач, 1967; Эпстейн, 1969). Опишем некоторые наиболее важные модели и приведем связанные с ними математические функции.

2.5.3. Ступенчатое распределение

Распределение времени до отказа при условии ступенчатого характера функции F{t) имеет простой вид: F{t)=0 для dth, F{t)=l для f>ti. Остановимся на

Это вырожденное распределение вероятностен, которое, описывает неслучайную величину. (Прим. ред)

3* 35

1 2 3 4 5 6 7 8 [9] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83